Bài 51: Bài tập quang hình học

2.1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

• Quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ

  • Khi tia sáng truyền từ không khí sang các môi trường trong suốt chất rắn, lỏng khác nhau thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.

  • Khi góc tới tăng (giảm) thì góc khúc xạ cũng tăng (giảm).

  • Khi góc tới bằng 0^o thì góc khúc xạ bằng 0^o, tia sáng không bị gãy khúc khi truyền qua hai môi trường.

2.2. Thấu kính hội tụ

• Thấu kính hội tụ thường dùng có phần rìa mỏng hơn phần giữa.

• Mỗi thấu kính đều có trục chính, quang tâm, tiêu điểm và tiêu cự.

Trong ngữ cảnh mở rộng, các thấu kính làm việc với ánh sáng và bằng kỹ thuật truyền thống được gọi là thấu kính quang học.

 

Thấu kính dùng trong máy ảnh: Thấu kính lồi hay còn gọi là thấu kính hội tụ là thấu kính có phần trung tâm dày hơn phần rìa.

a. Sử dụng 3 tia đặc biệt:

• Tia tới đi qua quang tâm, tia này truyền thẳng

• Tia tới song song với trục chính, tia ló đi qua tiêu điểm F'của thấu kính

• Tia tới đi qua tiêu điểm F, tia ló song song với trục chính

b. Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

• Đối với thấu kính hội tụ:

  • Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật. Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.

  • Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật.

• Muốn dựng ảnh A'B' của AB qua thấu kính (AB vuông góc với trục chính của thấu kính, Anam82 trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh B' của B bằng cách vẽ đường truyền của hai tia sáng đặc biệt, sau đó từ B' hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A' của A.

 

2.3. Thấu kính phân kì

• Thấu kính phân kỳ (còn gọi là thấu kính rìa dày) là thấu kính mà chùm tia sáng song song sau khi đi qua thấu kính sẽ bị phân tán ra.

• Thông thường, trong điều kiện chiết suất của vật liệu làm thấu kính lớn hơn chiết suất của môi trường chung quanh thì thấu kính phân kỳ có hình dạng lõm.

• Trường hợp khác, khi chiết suất của thấu kính nhỏ hơn chiết suất môi trường thì các thấu kính lồi sẽ là thấu kính phân kỳ. Ví dụ: các bọt khí trong môi trường nước, trong lòng các chất trong như thủy tinh...

2.4. Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì

• Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì:

  • Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì đều cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.

  • Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.

2.5. Sự tạo ảnh trong máy ảnh

• Máy ảnh hay máy chụp hình là một dụng cụ dùng để thu ảnh thành một ảnh tĩnh hay thành một loạt các ảnh chuyển động (gọi là phim hay video). Tên camera có gốc từ tiếng La tinh camera obscura nghĩa là "phòng tối", từ lý do máy ảnh đầu tiên là một cái phòng tối với vài người làm việc trong đó.

• Chức năng của máy ảnh giống với mắt người. Máy ảnh có thể làm việc ở phổ ánh sáng nhìn thấy hoặc ở các vùng khác trong phổ bức xạ điện từ

• Mỗi máy ảnh đều có vật kính, buồng tối và chỗ đặt màn hứng ảnh.

• Vật kính của máy ảnh là một thấu kính hội tụ.

• Ảnh trên màn hứng ảnh là ảnh thật, nhỏ hơn vật và ngược chiều với vật.

2.6. Mắt

• Các mắt đơn thường có cấu trúc là tạo hình ảnh hai chiều của không gian xung quanh lên một võng mạc chứa các tế bào thần kinh nhạy sáng, thông qua hiện tượng khúc xạ qua thấu kính hội tụ.

• Việc tạo ảnh trên võng mạc chứa hàng triệu đến hàng trăm triệu tế bào thần kinh, thay vì hàng nghìn ống dẫn như ở mắt đa hợp, làm tăng đáng kể độ phân giải của ảnh hai chiều thu được. Hơn nữa, ảnh thu được có độ sâu, tức là có thông tin ba chiều, tập trung vào các vật thể xa hay gần nhờ vào sự thay đổi sự hội tụ của thấu kính.

• Mắt của các loài động vật có dây sống tiến hóa khá độc lập với mắt của mực hay bạch tuộc, và hội tụ về một cơ chế hoạt động khá giống nhau.

2.7. Mắt cận và mắt lão

a. Cận thị

• Đối với mắt bị cận thị, hình ảnh sẽ được hội tụ trước võng mạc thay vì hội tụ ở võng mạc như mắt bình thường. Một thấu kính lõm phù hợp có thể giúp điều chỉnh hình ảnh về đúng võng mạc.

• Cận thị là một tật khúc xạ ở mắt. Người bị cận thị có thể nhìn bình thường đối với những mục tiêu ở cự ly gần, nhưng không nhìn rõ đối với những mục tiêu ở cự ly xa nếu mắt không điều tiết. Nguyên nhân của cận thị là do giác mạc vồng quá hoặc do trục trước - sau của cầu mắt dài quá khiến cho hình ảnh không hội tụ đúng võng mạc như mắt bình thường mà lại hội tụ ở phía trước võng mạc

b. Lão thị

• Lão thị là một tật về mắt thường xuất hiện ở tuổi già. Khi người ta càng nhiều tuổi thì thủy tinh thể càng kém đàn hồi. Thường thì ở độ tuổi 40 đến 60 thì người ta nhận thấy bản thân bị lão thị. Song thực ra, tật lão thị đã bắt đầu xuất hiện và hình thành từ rất sớm (8 tuổi)...

• Lão thị cũng giống như viễn thị là nhìn gần không rõ do đó có thể khắc phục được bằng việc đeo một thấu kính lồi phù hợp. Càng nhiều tuổi thì tật lão thị càng trở nên nặng hơn đòi hỏi phải sử dụng thấu kính có độ lồi lớn hơn.

2.8. Kính lúp

• Kính lúp, hay kiếng lúp, (tiếng Pháp: loupe) là một thấu kính hội tụ thường được dùng để khuếch đại hình ảnh. Nó có đường kính từ vài cm đến khoảng vài chục cm, thường được bảo vệ bởi một khung, có thể có thêm tay cầm. Nó là dạng đơn giản nhất của kính hiển vi.

• Tạo ảnh ảo bằng kính lúp

 

Bài 1.

Hưỡng dẫn giải:

• Vì ảnh của tất cả các vật nằm trước thấu kính phân kì đều là ảnh ảo nằm trong khỏang từ tiêu điểm đến quang tâm của thấu kính, nên tiêu cự của thấu kính phân kì này là:

Bài 2.

 Người ta muốn chụp ảnh một bức tranh có kích thức 0,48 m x 0,72 m trên một phim có kích thước 24 mm x 36 mm, sao cho ảnh thu được có kích thước càng lớn càng tốt. Tiêu cự của vật kính máy ảnh là 6 cm.

a. Ảnh cao bằng bao nhiêu lần vật?

b. Hãy dựng ảnh (không cần đúng tỉ lệ) và dựa vào hình vẽ để xác định khoảng cách từ vật kính đến bức tranh.

Hưỡng dẫn giải:

b. Dựng ảnh như hình 51.4. Từ hình vẽ ta có: 

 

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Bài tập quang hình học cùng với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được: 

• Củng cố và nắm chắc các kiến thức cơ bản của quang hình học 

• Vận dụng được một cách tổng hợp các kiến thức đã học để giải quyết các vấn  đề ( Trả lời câu hỏi, giải bài tập, giải thích các hiện tượng ...) có liên quan.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 9 Bài 51 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Một người nhìn vào bể nước theo phương IM (hình 51.1) thì thấy ảnh của một điểm O trên đáy bể. Điểm O có thể nằm ở đâu ?

  

  • A. Trên đoạn AN.       
  • B. Trên đoạn NH.
  • C. Tại điểm N.                                      
  • D. Tại điểm H.

• Câu 2:

  Quan sát một vật nhỏ qua một kính lúp ta sẽ thấy:

  • A. Một ảnh cùng chiều, nhỏ hơn vật.
  • B. Một ảnh cùng chiều, lớn hơn vật.
  • C. Một ảnh ngược chiều, nhỏ hơn vật.
  • D. Một ảnh ngược chiều, lớn hơn vật.

• Câu 3:

  Đặt một vật AB có dạng đoạn thẳng nhỏ, cao 2 cm, vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, cách thấu kính 5 cm. Thấu kính có tiêu cự 10 cm.

  a. Ảnh là ảnh thật hay ảnh ảo?

  b. Ảnh nằm cách thấu kính bao nhiêu xentimet? Ảnh cao bao nhiêu xentimet?

  • A. Ảnh ảo, cách thấu kính 10cm, cao 4cm
  • B. Ảnh ảo, cách thấu kính 10cm, cao 2cm
  • C. Ảnh Thật, cách thấu kính 10cm, cao 4cm
  • D. Ảnh ảo, cách thấu kính 5cm, cao 4cm

• Câu 4:

  Một người quan sát các vật qua một thấu kính phân kì, đặt cách mắt 10 cm thì thấy ảnh của mọi vật xa, gần đều hiện lên cách mắt trong khỏang 50 cm trở lại. Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì.

  • A. 10 cm.
  • B. 20 cm.
  • C. 40 cm.
  • D. 30 cm.

Câu 2- Câu 6: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 9 Bài 51 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 51.1 trang 104 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.2 trang 104 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.3 trang 104 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.4 trang 105 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.5 trang 105 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.6 trang 104 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.7 trang 13 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.8 trang 105 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.9 trang 105 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.10 trang 106 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.11 trang 106 SBT Vật lý 9

Bài tập 51.12 trang 106 SBT Vật lý 9

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!